Etanol de segunda geração utilizando sorgo biomassa (Sorghum bicolor)

Abstract

Em um contexto de mudanças climáticas, alinhado com a necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa, os biocombustíveis integram a diversificação da matriz de transporte, contribuindo para o suprimento de energia de forma segura, acessível e ambientalmente responsável. Apesar de o Brasil ser o segundo maior produtor global de etanol, ainda requer a diversificação de culturas bioenergéticas. Além disso, a composição lignocelulósica da biomassa e a capacidade de desconstrução da parede celular vegetal, também são extremamente importantes para indicar uma cultura potencial para o mercado de bioenergia. Esta composição físico-química pode ser diferenciada entre espécies, manejo cultural e até mesmo em diferentes partes da mesma planta. Nesse cenário, o sorgo biomassa (Sorghum bicolor (L.) Moench) apresenta-se como potencial matéria prima para a produção do etanol de segunda geração. O sorgo é uma planta C4, de dias curtos e com altas taxas fotossintéticas, além de ter a vantagem de adaptação a diversos ambientes, permitindo o desenvolvimento e expansão da cultura em regiões de cultivo com distribuição irregular de chuvas. Dessa forma, objetivou-se com este estudo identificar genótipos de sorgo biomassa com potencial agronômico e composição lignocelulósica favorável ao desenvolvimento do etanol de segunda geração. Foram cultivados cinco híbridos de sorgo biomassa, nos municípios de Sete Lagoas e Couto de Magalhães de Minas, nas safras 2015/2016 e 2016/2017. A composição lignocelulósica da biomassa in natura de cada material, e após os pré-tratamentos, foram determinadas para verificação futuras de melhores rendimentos de etanol. O pré-tratamento ácido foi realizado com ácido sulfúrico (H2SO4), enquanto para o pré-tratamento alcalino foi utilizado solução de hidróxido de sódio (NaOH). Dentre os materiais avaliados, dois híbridos mutantes de sorgo biomassa de nervura marrom “bmr” foram testados comparativamente a três híbridos de sorgo biomassa convencionais. Entre os caracteres agronômicos, constatou-se diferença na produtividade, sendo o híbrido BRS716 o mais produtivo, com produção de massa verde (PMV) de 98,41 t ha-1 e produção de massa seca (PMS) de 33 t ha-1. O híbrido de sorgo biomassa de nervura marrom bmr 2015B002 também apresentou valores considerados altos, com um PMV de 81,03 t ha-1. Em relação à composição lignocelulósica da biomassa in natura, os híbridos de nervura marrom bmr 2015B002 e 2015B003 se destacaram, apresentando teores de lignina significativamente menores (4,63%) em relação aos híbridos convencionais (7,15%). Verificou-se que os pré-tratamentos foram eficientes na remoção de lignina, constatando teores próximo de zero para os genótipos 2015B002 e 2015B003. A lignina é um composto polifenólico que interfere de maneira negativa no processo de sacarificação, uma vez que dificulta a ação das enzimas ao complexo celulósico. Os resultados demonstraram que o tratamento ácido seguido por base apresentou o melhor rendimento após a hidrólise enzimática, corroborado pelas análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise de índice de cristalinidade (DRX) e Análise Térmica (TG), que demonstraram a modificação estrutural desejável. Os melhores rendimentos de hidrólise foram obtidos a partir dos materiais pré-tratados, sendo o tratamento ácido seguido de base o que obteve os melhores resultados. Os genótipos avaliados nos dois ambientes apresentaram desempenho semelhante, podendo ser recomendado para as duas regiões. Não houve interação entre híbridos e ambiente, para todos os caracteres avaliados. A produção de bioetanol de segunda geração para os híbridos avaliados variou entre 6.612 a 11.838 litros por hectare, por ciclo de 180 dias. O sorgo biomassa bmr 201556B002 apresentou melhor rendimento de hidrólise, para os dois tipos de sacarificação utilizados, quando comparados aos genótipos convencionais.